电流型推挽全桥拓扑
全桥及推挽拓扑分析
将（1）式+（2）式，有： (Vin*W2/W1-Vo) *（ton1+ton2)= Vo*(ts1+ts2) 因：T=ton1+ton2+ts1+ts2, D= (ton1+ton2)/T 因MOSFET Q1，Q3与Q2，Q4导通时间对 称，则输出电压有： Vo=Vin*D*W2/W1 每个二极管承受的反向电压为次级线圈W2 的电压： Ur=Vin*W2/W1=Vo/D. 为避免上下臂MOSFET同时导通而造成短路 损坏MOSFET，每个MOSFET的DUTY 不应超过50%，且留有裕量. 三、电路的传输特性(断续模式) 对于断续模式，电路在一个开关周期内相 继经历六个时段，其分别为: 1、 MOSFET Q1，Q3 导通时段(ton1), W2 产生的电能经D2，D4，滤波电容C和R
Push-Pull topology analysis
假若电路在理想工作状态下, 二极管压降忽略，变压器为理想变压器，电感L释放 的能量和储存的能量相同,根据伏特-秒原理,故有: (Vin*W3/W2-Vo) *ton2 =Vo*ts2--------(2) 因W3=W4,W1=W2, ton1=ton2,ts1=ts2，D= (ton1+ton2)/T 将（1）式+（2）式，则有： Vo=Vin*D*W4/W1 若两组MOSFET同时导通,就相当于变压器一次侧线圈短路.为避免两组MOSFET同时导 通而造成短路损坏，每组MOSFET的DUTY不应超过50%，且留有裕量. 三、电路的传输特性(断续模式) 对于断续模式，电路在一个开关周期内相继经历六个时段，其分别为: 1、 MOSFET Q1导通时段(ton1), 二次侧线圈W4上产生的电能经D2,滤波电容C和R LOAD再对电感L充电，电感L电流增长. 2、 MOSFET Q1进入截止状态 ，MOSFET Q2仍处于截止，线圈W1中的电流为零,变压 器次级线圈上的电压也相应为零.电感L通过二极管D1,D2续流时段（ts1),并降到为零. 3、 MOSFET Q1，Q2仍处于截止状态 ，电感电流保持为零时段（ts2)，此时,电容C向R LOAD充电.
反激式正激式推挽式半桥式全桥式开关电源优缺点
反激式正激式推挽式半桥式全桥式开关电源优缺点反激式开关电源是一种常见的开关电源拓扑结构，其工作原理是利用电感储能和电容滤波器来实现电压变换。
以下是反激式、正激式、推挽式、半桥式和全桥式开关电源的优缺点分析。
1.反激式开关电源：优点：-体积小，结构简单，成本较低。
-输出电流大，适用于一些高功率应用。
-效率较高，在负载率低时仍能提供稳定的输出电压。
缺点：-输出电压稳定性较差，容易受到输入电压波动的影响。
-输入电流波形不纯净，含有较高的谐波成分。
-输出电流变化较大时容易产生振荡和噪音。
2.正激式开关电源：优点：-输出电压稳定性较好，能够提供较为纯净的输出电流。
-输出电流较大，适用于一些高负载应用。
-效率较高，在大部分负载条件下都能保持较高的效率。
缺点：-体积较大，结构相对复杂。
-成本较高。
-在负载率低时效率较低。
3.推挽式开关电源：优点：-输出频率较高，适用于一些高频应用。
-输出电压稳定性较好。
-体积相对较小，结构简单。
缺点：-输出电流相对较小。
-效率较低，在大负载条件下会有较大的功率损耗。
-容易受到电容和电感等元器件的损耗影响，导致输出电压不稳定。
4.半桥式开关电源：优点：-输出电压稳定性较好。
-输出电流较大。
-效率较高。
-结构简单，成本相对较低。
缺点：-输入电流波形较复杂，含有较高的谐波成分。
-输出电流较小负载时容易出现振荡。
-适用负载范围较窄。
5.全桥式开关电源：优点：-输出电压稳定性较好。
-输出电流较大。
-效率较高。
-结构简单，成本相对较低。
缺点：-输入电流波形较复杂，含有较高的谐波成分。
-输出电流较小负载时容易出现振荡。
-适用负载范围较窄。
总结：根据以上分析，不同的开关电源拓扑在不同应用场景中具有不同的优缺点。
在选择开关电源时，应根据具体应用需求，综合考虑输出电压稳定性、输出电流、效率、结构复杂性、成本等因素，选择最适合的拓扑结构。
推挽全桥半桥变换器
Switching Power Supply Techniques
1
第三章 开关电源基本拓扑结构
一、拓扑结构分类
二、基本分析方法
三、开关电源基本拓扑
2
隔离型拓扑结构
推挽变换器
Push-pull Converter
3
推挽变换器
基本电路
特点： 1、变压器磁芯双边磁 化磁芯，磁芯利用率高， 变压器体积可减理
* *
9
全桥变换器
偏磁问题
铁心偏磁是由于加在电感或变压器线圈的 正、反两个方向的V - s 面积不等所造成的。 当电感或变压器线圈加以交变电压时, 铁 心内磁链满足的方程
如果u 是对称方波, 磁链是对称锯齿波。 正、负半周磁链的变化量分别为
如果u 的幅度或宽度受到扰动, 造成正、 反两方向V - s 面积不等, 即Δψ+≠Δψ- ， 磁密的摆动范围就会产生漂移。
14
半桥变换器
基本工作原理
BS Bm
-Im(max) Im(max)
B = 2Bm
-Bm
15
半桥变换器
考虑变压器漏感时的工作原理
BS
Bm
-Im(max) Im(max)
B = 2Bm
-Bm
16
开关电源基本拓扑
五种变换器的比较
17
五种变换器的比较
电路 优点 电路较简单，成本 低，可靠性高，驱 动电路简单 缺点
4
推挽变换器
基本工作原理
1. 有续流二极管时
5
推挽变换器
2. 无续流二极管时
6
隔离型拓扑结构
全桥变换器
Full-bridge Converter
开关电源11种拓扑结构介绍
开关电源11种拓扑结构介绍1、基本的脉冲宽度调制波形这些拓扑结构都与开关式电路有关。
基本的脉冲宽度调制波形定义如下：2、Buck降压■把输入降至一个较低的电压。
■可能是最简单的电路。
■电感/电容滤波器滤平开关后的方波。
■输出总是小于或等于输入。
■输入电流不连续 (斩波)。
■输出电流平滑。
3、Boost升压■把输入升至一个较高的电压。
■与降压一样，但重新安排了电感、开关和二极管。
■输出总是比大于或等于输入(忽略二极管的正向压降)。
■输入电流平滑。
■输出电流不连续 (斩波)。
4、Buck-Boost降压-升压■电感、开关和二极管的另一种安排方法。
■结合了降压和升压电路的缺点。
■输入电流不连续 (斩波)。
■输出电流也不连续 (斩波)。
■输出总是与输入反向 (注意电容的极性)，但是幅度可以小于或大于输入。
■“反激”变换器实际是降压-升压电路隔离（变压器耦合）形式。
5、Flyback反激■如降压-升压电路一样工作，但是电感有两个绕组，而且同时作为变压器和电感。
■输出可以为正或为负，由线圈和二极管的极性决定。
■输出电压可以大于或小于输入电压，由变压器的匝数比决定。
■这是隔离拓扑结构中最简单的■增加次级绕组和电路可以得到多个输出。
6、Forward正激■降压电路的变压器耦合形式。
■不连续的输入电流，平滑的输出电流。
■因为采用变压器，输出可以大于或小于输入，可以是任何极性。
■增加次级绕组和电路可以获得多个输出。
■在每个开关周期中必须对变压器磁芯去磁。
常用的做法是增加一个与初级绕组匝数相同的绕组。
■在开关接通阶段存储在初级电感中的能量，在开关断开阶段通过另外的绕组和二极管释放。
7、Two-Transistor Forward双晶体管正激■两个开关同时工作。
■开关断开时，存储在变压器中的能量使初级的极性反向，使二极管导通。
■主要优点：■每个开关上的电压永远不会超过输入电压。
■无需对绕组磁道复位。
8、Push-Pull推挽■开关（FET）的驱动不同相，进行脉冲宽度调制（PWM）以调节输出电压。
正激类(全桥、半桥、推挽、正激)变压器计算
2、 由电路参数计算以下值: 磁通摆幅： Δ B = 3、 试选磁芯型号： 更多选择 磁芯型号： 类型/厂家： E型/TDK 可输出功率： 20.01115062 EE25.4-Z 27 0.336 T 开通时间： Tonmax = 14 μ s 选择常用磁芯 Ae(cm2) 0.403 AＷ(cm2) 0.425 ｌＷ(cm) 4.94 ｌｅ(mm) 48.7
1.414 A W k W j 原边方波 Idc= 电流峰值 4 DN p Wt(g/对) 10 窗口长(mm)
Ve(cm3)
1963
ｌｅ/Ae(mm-1) 1.208436725
1、变压器原边最小输入电压：Vpmin=NpΔ BAe/Tonmax(电磁感应定律，Np：原边匝数)
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2 正激类（全桥、半桥、推挽、正激）变压器计算 1、 确定电路参数: 电路拓扑： 全桥 半桥 推挽 正激 工作频率： 电流密度： fT = 31.25 kHz j = 4 A/mm2 占 空 比： 预估效率： Dmax = 0.875 η = 0.92 最大磁密： Bmax = 0.168 T 填充系数： kW = 0.4
电源常用拓扑结构特点及波形
电源常用拓扑结构特点及波形基本名词电源常见的拓扑结构■Buck降压■Boost升压■Buck-Boost降压-升压■Flyback反激■Forward正激■Two-Transistor Forward双晶体管正激■Push-Pull推挽■Half Bridge半桥■Full Bridge全桥基本的脉冲宽度调制波形这些拓扑结构都与开关式电路有关。
基本的脉冲宽度调制波形定义如下：1、Buck降压特点■把输入降至一个较低的电压。
■可能是最简单的电路。
■电感/电容滤波器滤平开关后的方波。
■输出总是小于或等于输入。
■输入电流不连续(斩波)。
■输出电流平滑。
2、Boost升压特点■把输入升至一个较高的电压。
■与降压一样，但重新安排了电感、开关和二极管。
■输出总是比大于或等于输入(忽略二极管的正向压降)。
■输入电流平滑。
■输出电流不连续(斩波)。
3、Buck-Boost降压-升压特点■电感、开关和二极管的另一种安排方法。
■结合了降压和升压电路的缺点。
■输入电流不连续(斩波)。
■输出电流也不连续(斩波)。
■输出总是与输入反向(注意电容的极性)，但是幅度可以小于或大于输入。
■“反激”变换器实际是降压-升压电路隔离（变压器耦合）形式。
4、Flyback反激特点■如降压-升压电路一样工作，但是电感有两个绕组，而且同时作为变压器和电感。
■输出可以为正或为负，由线圈和二极管的极性决定。
■输出电压可以大于或小于输入电压，由变压器的匝数比决定。
■这是隔离拓扑结构中最简单的■增加次级绕组和电路可以得到多个输出。
5、Forward正激■降压电路的变压器耦合形式■不连续的输入电流，平滑的■因为采用变压器，输出可以■增加次级绕组和电路可以获■在每个开关周期中必须对变绕组。
■在开关接通阶段存储在初级6、Two-Transistor Fo 特点■两个开关同时工作。
■开关断开时，存储在变压器■主要优点：■每个开关上的电压永远不会■无需对绕组磁道复位。
全桥及推挽拓扑分析
流电压逆变为幅值同输入电压相同的
交流电压,加在变压器一次侧线圈W1,
再通过变压器传递能量到二次侧线圈
W2，线圈W2上的交流电压经过四个
3
1
3
1
1
L
3
3
TOROID IRON
MOSFET
D1 D2
1
Q1 MOSFET Q2
MUR860
2
MUR860
Uo
1
1
1 T1 5
3
Q4 MOSFET
2
1
W1 W2
48
TRANSFORMER D4
Q3
3
3
R C Rload
CAPACITOR
D3
MOSFET
3
MUR860 MUR860
1
Full bridge topology analysis
二极管全桥整流为直流电压，直流电压再经电感L和电容C滤波输出。 二、电路的传输特性(连续模式)（设变压器1PIN和5PIN为同名端）
Vo=Vin*D*W4/W1 若两组MOSFET同时导通,就相当于变压器一次侧线圈短路.为避免两组MOSFET同时导
通而造成短路损坏，每组MOSFET的DUTY不应超过50%，且留有裕量. 三、电路的传输特性(断续模式) 对于断续模式，电路在一个开关周期内相继经历六个时段，其分别为: 1、 MOSFET Q1导通时段(ton1), 二次侧线圈W4上产生的电能经D2,滤波电容C和R
因其在工作时一次只有一个MOSFET在工作， 因此其驱动线路相对简单。
Push-Pull电路的输出形式有：1、变压器次
级线圈输出抽头+半桥全波整流（见图示 DC
topology输出形式) 。2、输出无抽头+全
开关电源中的功率变换器拓扑、分析与设计 3反激变换器的拓扑结构
此培训资料来源于德州仪器（TI）和中国电源学会（世纪电源网）合作举办的“TI 现场培训”课程，世纪电源网同意在 TI 网站上分享这些文档。
第二单元基本DC-DC变换器1.Buck变换器2.Boost变换器3.Buckboost变换器4.基本变换器总结12何为基本DC-DC 功率变换器？gV gI oI oV ont sT son T t d =由上图可知，当输入和输出不需要隔离时，一个最基本的DC-DC 功率变换器，其组成只能有也必须有下列四个元器件，它们分别是：有源开关（一般为MOSFET ），无源开关（一般为二极管），滤波电感和滤波电容。
到目前为止，最基本的DC-DC 功率变换器共有3个，它们分别是Buck （降压式）变换器，Boost （升压式）变换器和Buckboost （升降式）变换器。
为了方便推导DC-DC 功率变换器的稳态关系，在介绍具体的基本DC-DC 功率变换器之前，先介绍一种获得PWM DC-DC 功率变换器在CCM 下的稳态关系的简单方法----电感电压的伏秒平衡定律。
3电感电压的伏秒平衡定律对于已工作在稳态的DC-DC 功率变换器，有源开关导通时加在滤波电感上的正向伏秒一定等于有源开关截止时加在电感上的反向伏秒。
)(t V L )(t I LI gsV onT sT sonT T D =)(t V L 1L V 2L V )(t I L 1L I D 2L I D 1t D 2t D ttt因为：111)(t i L dt t dI LV L L L D D ==onT t ££02222)(t i L dt t dI L V L L L D D ==son T t T ££由于：01>L V 02<L V 所以：，，0111>D ´=D Lt V i L L 0222<D ´=D Lt V i L L 稳态时，必有：21L L i i D -=D 否则的话，电感电流会朝一个方向增加而使电感饱和，并致电路工作不正常。
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电流型推挽全桥拓扑
电流型推挽全桥拓扑是一种常见的电路结构，被广泛应用于电力电子领域。
它是一种用于控制大功率直流负载的电路拓扑，具有高效率、低损耗和可靠性强的特点。
电流型推挽全桥拓扑由四个开关管和一个直流电源组成。
四个开关管分为两对，每对包含一个上开关管和一个下开关管。
它们通过交替开关控制，实现对直流负载的高效能转换。
在实际应用中，开关管通常是功率MOSFET或IGBT管。
在电流型推挽全桥拓扑中，当上开关管导通时，下开关管必须断开，反之亦然。
这样可以避免两个开关管同时导通而引起短路。
通过适时地控制开关管的导通和断开，可以实现对电流的正负半周期控制，从而控制直流负载的输出电压。
在正半周期中，上开关管导通，下开关管断开。
此时，直流电源的正极连接到直流负载的负极，而直流电源的负极连接到直流负载的正极。
这样，电流从直流电源的正极通过上开关管流入直流负载，形成正向电流。
同时，直流负载的负极电压为电源电压，实现电压升压。
在负半周期中，上开关管断开，下开关管导通。
此时，直流电源的正极连接到直流负载的正极，而直流电源的负极连接到直流负载的负极。
这样，电流从直流负载的正极通过下开关管流回直流电源，
形成反向电流。
同时，直流负载的负极电压为电源电压，实现电压降压。
电流型推挽全桥拓扑的工作原理可以通过以下步骤进行简单说明：
1. 正半周期：上开关管导通，下开关管断开。
直流负载的负极电压为电源电压，实现电压升压。
2. 负半周期：上开关管断开，下开关管导通。
直流负载的负极电压为电源电压，实现电压降压。
通过适时地切换上下开关管的导通状态，可以实现对直流负载的输出电压进行精确控制。
同时，电流型推挽全桥拓扑具有较低的导通损耗和开关损耗，提高了整个系统的效率。
电流型推挽全桥拓扑在实际应用中具有广泛的用途。
它常用于直流电机驱动、电力转换、电源逆变等领域。
在直流电机驱动中，电流型推挽全桥拓扑可以实现对电机的正反转控制，调节电机的转速和转矩。
在电力转换中，它可以实现不同电压等级之间的能量转换，满足不同电气设备的需求。
在电源逆变中，它可以将直流电源转换为交流电源，为家庭和工业设备提供稳定的交流电源。
电流型推挽全桥拓扑是一种高效、可靠的电路结构，广泛应用于电力电子领域。
它通过适时地控制开关管的导通和断开，实现对直流负载的电流和电压的精确控制。
在实际应用中，电流型推挽全桥拓
扑展现出其独特的优势和灵活性，为各种电力电子系统提供了可靠的电源和控制手段。